Черные дыры помогли доказать, что законы физики не менялись 8 млрд лет
Наблюдения за далекими квазарами помогли ученым подтвердить, что силы электромагнетизма и прочие физические феномены "работали" 8 миллиардов лет назад так же, как и сегодня, говорится в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Стандартная модель физики не является полной - она не может объяснить значения фундаментальных констант или предсказать то, как они зависят от свойств пространства и времени. Поэтому мы можем проверить постоянство законов физики только одним путем - изучая то, как себя они ведут в разные времена и в разных местах", - заявляют Роберт Карсвелл (Robert Carswell) и его коллеги из Кембриджского университета (Великобритания).
Сегодня ученые активно дискутируют о том, были ли законы физики всегда одинаковыми или они могли отличаться от текущих принципов работы Вселенной во времена Большого Взрыва и в первые эпохи жизни мироздания, когда его границы расширялись необъяснимо быстрым образом.
К примеру, снятие жесткого ограничения на максимальную скорость движения света, о наличии которого Эйнштейн заявил еще в 1905 году, позволяет космологам объяснить то, почему в так называемом реликтовом излучении, "эхо" Большого Взрыва, присутствуют необычные "темные пятна" и сильные флуктуации, невозможные в рамках стандартных представлений о неизменных силах природы.
Существуют и другие свидетельства того, к примеру, странности в поведении относительно древних и недавних сверхновых первого типа, которые указывают на то, что скорость расширения Вселенной и управляющие ей законы могли меняться по несколько раз.
Как утверждает Карсвелл и его коллеги, подобные процессы, если они на самом деле происходили, а не были порождены погрешностями в работе телескопов и научных приборов, не мог происходить позже, чем 8 миллиардов лет назад.
К такому выводу ученые пришли, наблюдая за сверхмассивной черной дырой в центре далекой галактики HE 0515-4414, расположенной в созвездии Живописца на расстоянии в примерно 8 миллиардов световых лет от Земли. Это означает, что мы видим ее в том состоянии, в котором она находилась 8 миллиардов лет назад.
Ее черная дыра поглощает необычно много материи, благодаря чему HE 0515-4414, несмотря на большое расстояние до этой галактики, является самым ярким квазаром на ночном небе южного полушария Земли. Карсвелл и его коллеги воспользовались этим качеством данного "звездного мегаполиса" для изучения того, какими свойствами обладало электромагнитное излучение в ту эпоху.
Как объясняют ученые, манера взаимодействия электромагнитного излучения с материей определяется так называемой "постоянной тонкой структуры" - константой, определяющей силу связи электромагнитных волн и элементарных частиц материи. Сейчас она равна 137.035, однако в прошлом, как показывали наблюдения за белыми карликами в 2013 году, она могла быть другой.
Значение этой постоянной, по словам астрофизиков, отражается в том, как далеко расположены друг от друга определенные "темные" линии в спектре далеких объектов, в том числе ядер галактик. Для ее вычисления необходимо, чтобы спектр был особенно четким и чистым от помех, что в случае с HE 0515-4414 было возможным благодаря ее высокой яркости.
Как показали подобные замеры, значения постоянной тонкой структуры сегодня и 8 миллиардов лет назад были фактически одинаковыми - они отличались, в самом худшем случае, на 1,42 частей на миллион, что ниже погрешности измерений. Соответственно, можно говорить о том, что законы физики были одинаковыми и тогда, и сегодня.
